ÓPTICA GEOMÉTRICA

Estudia:

• La naturaleza de la luz.• Las leyes de los fenómenos luminosos. • La interacción de la luz con la sustancia.

Cuerpos luminosos : pueden producir luz propia (lámpara, Sol)

Cuerpos iluminados: reciben luz para ser visibles (mesa, silla, birome).

Cuerpos transparentes: cuando la luz pasa a través de ellos prácticamente no se altera (agua pura, aire).

Cuerpos opacos: no permiten el paso de la luz. Cuerpos traslucidos : permiten el paso de la luz pero no

permiten precisar la forma de los objetos a través de ellos.

Estudio de la luz como si fueran rayos rectilíneos sin tener en cuenta ni su naturaleza ni su velocidad.

POSTULADO GENERAL DE LA ÓPTICA GEOMÉTRICA

DEPENDIENDO DEL TIPO DE FUENTE LUMINOSA PODEMOS TENER SOMBRAS Y PENUMBRAS

FUENTE LUMINOSA PUNTUAL

FUENTE LUMINOSA NO PUNTUAL EXTENSA

FUENTE LUMINOSA PUNTUAL: se supone ínfimamente pequeña por lo que podemos suponer a todos los rayos de luz emergiendo de un único punto.Un cuerpo opaco colocado entre la misma y una pantalla, forma en la pantalla una sombra de tamaño proporcional a las distancias existentes entre las tres.

FUENTE LUMINOSA NO PUNTUAL EXTENSA:

• Tiene dimensiones a considerar. • La fuente no es solo un punto.• Si colocamos un cuerpo entre pantalla y fuente se forman dos conos. • Se forman tres zonas: la sombra, la zona totalmente iluminada y la

penumbra o faja angular comprendida entre las dos anteriores zonas.

Reflexión, refracción y dispersión de la luz

REFLEXIÓN

Si apuntamos un haz de luz a un espejo se refleja.Tomando una recta de referencia (N) perpendicular al espejo :

1° El rayo incidente, el reflejado y la recta N pertenecen al mismo plano.2° El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

REFRACCIÓN

Desviación de un rayo luminoso cuando pasa de un medio transparente a otro medio también transparente pero de distinta densidad.

Para calcular cuánto se va a desviar el rayo tendríamos que tener en cuenta. el ángulo de incidencia i con respecto a la normal N y el ángulo de refracción también con respecto a N.

: índice de refracción del primer medio

: ángulo de incidencia

: índice de refracción del segundo medio

: ángulo de refracción

Ley de refracción (Ley de Snell)

REFLEXIÓN INTERNA TOTAL• Se produce cuando un rayo de luz atraviesa un medio de índice de

refracción n2 menor que el índice de refracción n1 en el que éste se encuentra y se refleja completamente.

• Solo se produce para ángulos de incidencia superiores a un cierto valor crítico θc.

• Para ángulos mayores la luz es reflejada internamente de manera total.

El ángulo crítico o ángulo límite también es el ángulo mínimo de incidencia en el cual se produce la reflexión interna total. El ángulo crítico viene dado por:

Esta ecuación es una simple aplicación de la ley de Snell donde el ángulo de refracción es 90°.

Como ejemplo de utilización de la reflexión total en aparatos corrientes encontramos el pentaprisma de las cámaras fotográficas réflex y los Prisma de Schmidt-Pechan de los prismáticos.

La reflexión interna total es responsable de los destellos de luz que se observan en un diamante tallado.

DIFUSIÓN DE LA LUZ

Cuando un haz de luz incide en una superficie irregular.

Cada pequeña porción saliente de la superficie refleja la luz en determinada dirección, y por consiguiente, el haz reflejado no queda bien definido y se observa el esparcimiento o dispersión de la luz en todas direcciones.

La mayoría de los cuerpos refleja difusamente la luz que incide sobre ellos.

Cuando esta luz penetra en nuestros ojos percibimos la imagen del objeto.

Si no difundiera la luz no podríamos verlo.

Un hecho similar ocurre con la luz solar, la cual difunden las partículas de la atmósfera terrestre.

El cielo se muestra absolutamente claro durante el día debido a esa difusión.

Si la tierra no tuviera atmósfera el cielo se vería totalmente negro.